环境工程微生物学第三版

（二）病毒的结构
蛋白质衣壳 核衣壳 病毒 囊膜
(非基本结构) 简单病毒粒子 （裸露病毒粒子） 复杂病毒粒子 （如流感病毒）
核酸内芯
病毒的结构
衣壳粒 核酸 囊膜 刺突 核ห้องสมุดไป่ตู้壳
病 毒 粒 子
核衣壳 （基本结构） 囊膜 （非基本结构）
核心：DNA或RNA 衣壳：由若干衣壳粒构成
由类脂或脂蛋白 和糖蛋白构成
3.2 噬菌体的分离培养
第五节 病毒对物理、化学因素的抗力及在 污水处理过程中的去除效果 1、病毒对物理因素的抵抗力 1.1 温度 高温：大多数病毒在55~65℃范围内 不到1h被灭活。脊髓灰质炎病毒抗热变 异株可在75 ℃下生存。 低温：不会灭活病毒。通常在-75 ℃ 下保存病毒。
植物病毒的培养基：
与之相应敏感植株和敏感的植物组 织。
噬菌体的培养基：
与噬菌体相应的敏感细菌，如大肠 杆菌噬菌体用大肠杆菌培养。
3、病毒的培养
3.1 动物病毒的培养 （1）动物病毒的空斑试验 a. 单层细胞制备和培养 b. 病毒样品的采集和制备 c. 动物病毒的接种与观察 d. 具体培养方法 （2）系列稀释终点
一、 病毒区别于其它生物的特征
（1）病毒没有细胞结构，由一种核酸（DNA或 RNA）加蛋白质衣壳组成。 （2）严格的活细胞内寄生，没有自身的核糖体 （合成蛋白质的机构），大部分病毒没有酶或 酶系统不全，不能进行独立的代谢活动。 （3）病毒在活的敏感宿主细胞内是具有生命的 大分子微生物，在活的敏感细胞外呈不具生命 特征的大分子物质，并可形成结晶。但仍保留 着感染宿主的潜在能力。
如大肠杆菌T4噬菌体，头部呈立体对称型 （20面体），尾部为螺旋对称型。
2. 核酸内芯
• 动物病毒：有的含DNA，有的含RNA。 • 植物病毒：大多含RNA，少数含DNA。 • 噬菌体：大多数含DNA，少数含RNA。 功能：决定病毒遗传、变异和对敏感宿主 细胞的感染力。
囊膜 核酸内芯 蛋白质衣壳
3. 囊膜（被膜、包膜、外膜、封套）
4. 刺突
有些病毒粒子表面，尤其是在有囊膜的病毒粒 子表面具有突起物，称刺突，也称囊膜突起。
刺突 SARS病毒
“SARS病毒”乍现北京王府井
第三节 病毒的繁殖
一、病毒的繁殖过程 动物病毒、植物病毒和噬菌体的繁 殖过程基本相似，以大肠杆菌噬菌体为 例，分为吸附、侵入、复制、装配和释 放等五个步骤。
第二章 非细胞结构的 超微生物－病毒
第一节 第二节 第三节 第四节 病毒的一般特征及其分类 病毒的形态和结构 病毒的繁殖 病毒对物理、化学因素的的抗力及在污水处 理过程中的去除效果
第一节 病毒的一般特征及其分类 概念 病毒是没有细胞结构，专性寄生 在活的敏感宿主体内，可通过细菌过滤 器，大小在0.2μm以下的超微小微生物 或大分子微生物。
类病毒的发现：1971年首次报道的马铃薯纺锤形块茎 病类病毒(PSTV)只有359个核苷酸。
马铃薯纺锤形块茎病类病毒 ：它是 一条长50nm的棒状dsRNA分子。
拟病毒（virusoids）
又称类类病毒（viroid-like），可认为是 一类包裹在植物病毒粒子中的有缺陷的 类病毒 一般仅由裸露的RNA 或DNA组成 “寄生”于真病毒内——辅助病毒 （helper virus） 其复制必须依赖辅助病毒
三、类病毒和朊病毒
• 类病毒
亚病毒
类病毒比病毒更加小，为环状单链RNA，约有250～370个核苷酸
长度，可通过机械途径或花粉或胚珠在植物间传播，在宿主内复制。 类病毒可引起马铃薯纺锤形块茎病、柑橘裂皮病和菊矮化病。 • 朊病毒 朊病毒是一种引起牛、羊疾病的感染因子（蛋白样感染颗粒）。 没有检测到核酸存在。朊病毒可导致退化性神经系统紊乱的疾病，如 羊瘙痒症。可引起人和动物的神经性疾病，如牛海棉状脑病（BSE或疯 牛病）致使家族性痴呆。
H和N这两个字母代表病毒表面的两种蛋 白质──血凝素和神经氨酸 ，数字则表示每种 蛋白质结构的细微变化。这种变化非常重要， 原因是人体免疫系统要“瞄准”这些蛋白质， 进而攻击病毒。
体态细长的甲型H1N1病毒 ——日本东京大学医科研究 所野田岳志拍摄
美国疾病控制与预防中心(CDC)发 表的圆形甲型H1N1流感病毒形态 的电子显微镜照片。
图1-1 几种病毒的形态与相对大小（大圆表示葡萄球菌细胞的相对大小）
1.葡萄球菌噬菌体 2.烟草花叶病毒 3.疱疹病毒 4.腮腺炎病毒 5.流感病毒 6.脊髓灰质炎病毒 7.狂犬病毒 8.腺病毒 9.痘病毒
二、 病毒的化学组成和结构
（一）病毒的化学组成
蛋白质、核酸（DNA或RNA）、类脂质、多糖。
H5N1型禽流感病毒
照片中的蓝色部分就是H5N1禽流感病毒， 下面的红色部分则是健康人体细胞，照片显示 H5N1正在攻击健康的细胞。
图1-4 SARS病毒(冠状病毒) A. SARS病毒的结构图 B. 电子显微镜下的SARS病毒
乙肝病毒
电子显微镜下可以观察到乙肝病毒3种不同的形态： 大球形颗粒，小球形颗粒和管形颗粒。
大肠杆菌
噬菌体
Phage T4 infecting its host E. coli cell
二. 噬菌体的溶原性
• 噬菌体分为两种类型：
烈性噬菌体：侵入宿主细胞后引起宿主细胞裂 解。
温和噬菌体：不引起宿主细胞裂解的噬菌体 。 当侵入宿主细胞后，其核酸附着并整合在宿主染色 体上，和宿主核酸同步复制，宿主细胞不裂解，而 继续生长，这种不引起宿主细胞裂解的噬菌体称作 温和噬菌体。
二、病毒的分类
1971年以后，国际病毒分类委员会
（International Committee for Taxonomy Viruses,ICTV） 建立了统一的病毒分类系统。在2005年7月第八次发布：将 病毒分为3个目，73个科，11个亚科，289个属，1950个种。 病毒分类依据：宿主、所致疾病、病毒粒子的大小、 病毒的结构和组成、核酸的类型、复制的模式，有或无被膜 等。
第二节
病毒的形态和结构
一、病毒的形态和大小 （一）病毒形态多样：
动物病毒：球形、卵圆形、砖形等。 植物病毒：杆状、丝状和球状。 噬菌体：蝌蚪状和丝状。
噬菌体 （蝌蚪状） 痘病毒 （卵圆形）
烟草花叶病毒 （杆状）
天花病毒 （砖形）
fd噬菌体 （丝状）
狂犬病毒 （弹状）
脊髓灰质炎病毒 （球形）
不同（专性宿主）病毒的形态、大小：
将噬菌体的敏感细菌接种在液体培养基中， 经培养后，敏感细菌均匀分布在培养基中而使培 养液混浊。然后接种噬菌体，敏感细菌被噬菌体 感染后发生菌体裂解，原来混浊的细菌悬液变成 透明的裂解溶液。
（2）病毒在固体培养基上的培养特征
将噬菌体的敏感细菌接种在琼脂固 体培养基上生长形成许多个菌落，当接 种稀释适度的噬菌体悬液后引起点性感 染，在感染点上进行反复的感染过程， 宿主细菌菌落就一个个地被裂解成一个 个空斑，这些空斑就叫噬菌斑。
核酸
病毒的三种对称构型
• 由于衣壳粒的排列组合不同而划分：
螺旋对称型
立体对称型
复合对称型
（1）立体对称型（20面体）
如腺病毒、疱诊病毒、脊髓灰质炎病毒、 呼肠孤病毒、SARS病毒等。
（2）螺旋体对 称型（包括纤 维状、直杆状、 弯曲杆状） 如烟草花叶 病毒、狂犬病 毒、流感病毒 等。
（3）复合对称型（蝌蚪形）
二、病毒的分类
1.根据专性宿主分类 •动物病毒 •植物病毒 •细菌病毒(噬菌体) •放线菌病毒(噬放线菌体) •藻类病毒(噬藻体) •真菌病毒(噬真菌体) 2.按核酸分类
•DNA病毒（多数是双链DNA，细小病毒组的成员是单链DNA）。 •RNA病毒（多数是单链RNA，呼肠孤病毒组的成员是双链RNA）。 单链DNA和单链RNA又有正链和负链之分。
1. 动物病毒 • 概念： 寄生在人体和动物体内，引起人 和动物疾病的病毒。如人的流行性感冒, 水痘,麻疹,腮腺炎,甲型肝炎,乙性型肝炎 等. • 形状：球形、卵圆形、砖形 • 大小：直径：100～200nm 口蹄疫病毒最小，直径：22nm
流行性感冒病毒
乙肝病毒（HBV）结构示意图。
艾滋病毒
英国艺术家制作玻璃雕塑 H1N1甲型流感病毒图片
类病毒和拟病毒
寄生在植物体内的类病毒和拟病毒 结构更简单，只具RNA，不具蛋白质。
类病毒(viroid)
类病毒：是目前已知最小的可传染的致病因子，比普 通病毒简单。类病毒是无蛋白质外壳保护的游离的共价闭 合环状单链 RNA分子，侵入宿主细胞后自我复制，并使宿 主致病或死亡。 存在：只在植物体中发现。
噬菌斑
2、病毒的培养基
病毒是专性寄生在活的敏感宿主细 胞内才能生长繁殖的微生物。 敏感细胞具备的条件： （1）必须是活的敏感动物或是活的敏 感动物组织细胞； （2）能提供病毒附着的受体； （3）敏感细胞内没有破坏特异性病毒 的限制性核酸内切酶。
不同种类的病毒其培养基不同：
脊椎动物病毒的培养基： （1）人胚组织细胞：如人胚肾、肌肉、皮肤、 肝、肺、肠等器官的细胞。 （2）人组织细胞：如扁桃体、胎盘、羊膜、绒 毛膜等。 （3）病变组织细胞：人肿瘤细胞。 （4）动物组织细胞：如猴肾和心脏、兔肾、猪 肾细胞等。 （5）鸡、鸭胚细胞。 （6）敏感动物（如猴、兔、羊、马、小白鼠、 豚鼠等。
朊病毒
还有一类生物与 一般病毒不一样，它只 有蛋白质而无核酸，但 却既有感染性，又有遗 传性，并且具有和一切 已知传统病原体不同的 异常特性。它就是朊病 毒。
1. 蛋白质衣壳
• 概念：蛋白质衣壳是由一定数量的衣壳粒（由 一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位） 按一定的排列组合构成的病毒外壳，称蛋白质 衣壳。 • 蛋白质功能： 囊膜 a、保护病毒核酸； 蛋白质衣壳 b、决定病毒感染的特异性； c、使病毒牢固地吸附在敏感细胞上； d、决定病毒的致病性、抗原性； e、构成病毒的酶。